3.1.1铁的单质 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

燃烧后的火柴为什么会被磁铁吸引呢？ 必修第一册 第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 第1课时 铁的单质 学习目标 1.了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，体会化学对人类生活的重要意义；从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献,增强文化自信。 2.能用物质类别、元素价态角度进一步认识铁的化学性质，基于科学研究的一般步骤，掌握铁与水蒸气的反应。 3.结合应用实例，将铁的性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题，强化性质决定用途的观念。 一、铁元素在自然界的存在 任务一、阅读教材P68页内容，思考铁元素在自然界的存在有何特点？ 游离态 赤铁矿(Fe2O3) 磁铁矿(Fe3O4) 化合态 菱铁矿(FeCO3) 黄铁矿(FeS2) 2、化合态： 主要以+2价、+3价化合物的形态存在于矿石中 1、游离态： 太空的陨铁 +2 +3 +2 +2/+3 3、铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位 【结论】铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质的形式存在，但是主要还是以化合物的形式存在于矿石中。 丹霞地貌的岩石 含有Fe2O3而呈红色 一、铁元素在自然界的存在 地壳中元素的含量图 春秋初年 隋唐年间 明代 现代工业 铜柄铁剑 用煤炼铁 用焦炭冶炼生铁 高炉炼铁 文化自信—我国的“铁”文化 春秋初年 铜柄铁剑 战国时期 长方形铁炉 秦汉时期 铁质农具 古代冶铁 二、冶铁原理 【回忆】高炉炼铁主要使用了哪些原料？涉及的化学反应方程式有哪些？ 二、冶铁原理 反应原理 化学方程式 ①焦炭与氧气燃烧提供热量 ②焦炭与CO2反应提供还原剂 ③CO还原氧化铁得到铁 思考：高炉炼制得到的铁，需要进一步锻造等工艺用于生产生活。那铁单质有哪些性质呢？ 三、铁的物理性质 【思考】铁在生产生活中有哪些应用？你能推断出它的哪些物理性质？ 性质 用途 反映 颜色 状态 密度 熔点 沸点 金属共性 特性 固体 银白色，有金属光泽 7.86 g/cm3 1535℃ 2750℃ 导热、导电、延展性好 能被磁体吸引 注意：铁粉是黑色，这是由于铁粉对光漫反射，能够进入人眼的可见光很少，所以呈黑色。 决定 弱 Fe 物质类别角度 元素价态角度 较强 还原性 金属单质 与非金属单质反应 与酸溶液反应 与某些盐溶液反应 预测 • 性质 氧化剂 +3 氧化剂 +2 四、铁的化学性质 强 分析物质性质的思维角度 四、铁的化学性质 小组合作：根据铁的应用情景，思考背后的化学原理，写出相关反应方程式。 【问题1】“打铁花”是我国传统艺术表演，铁会被加热至高温状态，与周围的氧气发生化学反应，火星四射的同时，形成黑色的氧化物，写出该化学方程式。 【问题2】食品包装袋中会有一种食品保鲜剂，主要成分是铁粉，为什么能起到抗氧化作用？ 【问题3】工厂储存Cl2采用钢铁罐，应储存于阴凉、通风仓库内。仓库内温度不宜超过30℃，同时要远离火种、热源，防止阳光直射。如果储存Cl2的钢铁罐受热，发生什么反应？带来怎么的安全事故? 【问题4】已 知 ，对比Fe与Cl2反应，分析Fe的化合价变化，你能得到什么结论？【问题5】实验室可以利用Fe与稀HCl或稀H2SO4反应制备H2，写出该类反应离子方程式。【问题6】早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载“曾青得铁则化为铜”，成为“湿法炼铜”的先驱，写出该化学反应方程式。 证据推理 四、铁的化学性质 小组合作：根据下面的情景，思考背后的化学原理，写出相关反应方程式。 1、Fe与非金属单质反应 问题1、“打铁花”是我国传统艺术表演，铁会被加热至高温状态，与周围的氧气发生化学反应，火星四射的同时，形成黑色的氧化物，写出该化学方程式。 问题2、食品包装袋中会有一种食品保鲜剂，主要成分是铁粉，为什么能起到抗氧化作用？ 3Fe+2O2 Fe3O4 点燃 （耀眼光芒，火星四射） 4Fe+3O2 2Fe2O3 （常温下，生成铁锈） 证据推理 条件不同 产物不同 四、铁的化学性质 1、Fe与非金属单质反应 证据推理 问题3、工厂储存Cl2采用钢铁罐，应储存于阴凉、通风仓库内。仓库内温度不宜超过30℃，同时要远离火种、热源，防止阳光直射。如果储存Cl2的钢铁罐受热，发生什么反应？带来怎么的安全事故? 2Fe+3Cl2 2FeCl3 △ （棕红色的烟） 1、Fe与非金属单质反应 四、铁的化学性质 【拓展】Fe可以和S发生反应 Fe+S FeS（放热，黑色固体） △ 问题4：对比Fe与Cl2反应，分析Fe的化合价变化，你能得到什么结论？ 结论：氧化性：Cl2>S 证据推理 2Fe+3Cl2 2FeCl3 △ +2 +3 模型认知 【思考】为什么Cl2可以将Fe氧化为+3价，而S只能氧化为+2价呢？ 氧化性：F2 > Cl2 > Br2 > Fe3+ > I2 > S > Fe2+ 还原性：F- < Cl- < Br- < Fe2+ < I- < S2- < Fe 知识迁移：常见物质氧化性强弱顺序表—强氧化剂制弱氧化剂： 。。 可将Fe氧化成+3价 可将Fe氧化成+2价 模型认知 。。 【思考】Br2、I2与Fe会生成什么？ 2Fe+3Br2 2FeBr3 △ Fe+I2 FeI2 △ 【思考】为什么Cl2可以将Fe氧化为+3价，而S只能氧化为+2价呢？ 2、Fe与酸的反应 问题5、实验室可以利用Fe与稀HCl或稀H2SO4反应制备H2，写出该类反应离子方程式。 四、铁的化学性质 Fe + 2H+ Fe2+ + H2↑ 证据推理 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 3、Fe与盐的反应 问题6、早在西汉时期的《淮南万毕术》中就记载“曾青得铁则化为铜”，成为“湿法炼铜”的先驱，写出该化学反应方程式。 还原性：K > Ca > Na > Mg > Al >Zn >Fe >Sn > Pb > (H) >Cu >Hg > Ag > Pt > Au 氧化性：K+<Ca2+< Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+<Cu2+<Hg2+<Ag+ 知识迁移：结合金属活动顺序表—强还原剂制弱还原剂 。。。。。。 。。。。。。 Fe前金属，置换Fe Fe后金属，Fe置换 Pt、Au离子不做考虑 模型认知 【思考】Na可与H2O反应，Fe能否与H2O反应？ 四、铁的化学性质 认识科学探究的一般步骤 发现问题 提出假设 设计方案 进行实验 收集证据 交流评价 探究：Fe能否与H2O反应？ 发现问题 提出假设 假设1：Fe与冷水、热水反应吗？ 【生活情景】由于钢铁厂炼铁过程中，铁水注入模具之前，模具需保持充分的干燥！ 答：依据铁在生活应用，不反应 四、铁的化学性质 假设2：高温下，Fe与水蒸气反应 科学探究 提出假设 假设2：高温下，Fe与水蒸气反应 【预测】Fe+H2O(g) 生成什么？类比Na与H2O的反应 高温 答：可能有H2、Fe的氢氧化物、Fe的氧化物等 科学探究 【思考】 基于下面实验数据，Fe与水蒸气反应的固体产物最有可能是： 。 Fe3O4 设计方案 Fe+H2O(g) ？ 高温 要求：设计简单的实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应，并加以检验。 思考：实验装置需要哪些模块? 答：要求装置中必须含有以下三个模块： 水蒸气 发生装置 水蒸气与铁粉 反应装置 产物的收集和检验装置 水蒸气发生装置 水蒸气与铁粉反应装置 产物收集装置 （1）评价下面设计的装置简图，指出水蒸气发生装置、水蒸气与铁粉反应装置、产物的检验(收集)装置等 高中化学必修一人教版（2019）第三章第一节第一课时铁的单质课件(共27张PPT) 评价设计方案-培养创新意识 水蒸气与铁粉反应装置 水蒸气发生装置 产物收集和检验装置 科学探究 铁和水的反应探究 【实验操作】 ①湿棉花作用：吸水，产生水蒸气 ②如何检验H2：肥皂泡收集H2，燃着的火柴靠近后听到爆鸣声 ③实验前酒精灯点燃顺序：先左后右 ④实验结束后：先移导管，再熄灭右边酒精灯，后熄灭左边酒精灯。 【实验现象】试管内粉末仍为黑色，肥皂液中有气泡产生，点燃气体有轻微爆鸣声 【反应原理】 进行实验 收集证据 交流评价 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4+ 4H2 高温 科学探究 1、在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水。这是为什么呢？ 3Fe＋4H2O(g) === Fe3O4＋4H2 高温 答：避免高温下铁与水反应 2、查阅资料可知：Mg、Al难与冷水反应，但可与沸水反应，对比Na、Fe与水的反应现象，你认为金属与水反应的难易和什么有关系？ 答：根据金属活动性顺序；金属活动性越强，金属单质的还原性越强，和水反应越容易 交流评价 科学探究 阅读课本教材P70页“资料卡片”， 1、勾画人体中的铁元素的作用、补充来源等。 血红蛋白中还有铁元素 五、人体中的铁元素 2、思考交流： 铁元素在人体中是以Fe2+形式存在。为什么使用铁锅、铁铲炒菜真的能够起到补铁作用吗？ 课堂总结 铁单质 化学性质 用途 条件不同，产物不同 Fe与非金属单质反应 Fe与H2O反应 Fe与盐反应 物理性质 Fe与非氧化性酸反应 高炉炼铁： 制备 Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4+ 4H2 高温 目前用量最大、使用最广泛的金属 Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2 高温 知识层面 Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑ 一、价-类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。 思维层面 课堂总结 二、证据推理与模型认知 三、科学探究与创新意识 课堂总结 思维层面 1、注重结构-性质-应用三者的联系 2、用好常见物质氧化性顺序表和还原性顺序表。培养类比类推的思维。 学以 致用 【思考】燃烧后的火柴为什么能被磁铁吸引呢？ 提示:火柴头含有微量的氧化铁（Fe2O3） 答:火柴头含有微量的Fe2O3，被点燃后氧化铁就被还原成Fe，然后铁在高温（火柴燃烧的温度是很高的）下燃烧后与氧结合再次生成Fe3O4，具有磁性，所以能被强磁吸住。 随 堂 巩 固 30 1.判断下列说法是否正确。 (1)铁元素性质活泼，自然界中的铁都以化合态形式存在( ) (2)足量铁与Cl2反应生成FeCl2 ( ) (3)铁元素在地壳中含量居第三位 ( ) (4)盐酸与Fe反应的离子方程式为 2Fe + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2↑( ) (5)磁铁矿的主要成分为Fe3O4 ( ) × × × × √ 随堂巩固 2、高炉炼铁的主要反应为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，下列对该反应的说法正确的是（ ） A．Fe2O3是氧化剂 B．CO中碳元素被还原 C．Fe的化合价升高 D．该反应是置换反应 A 随堂巩固 3、某化学兴趣小组利用如图装置(铁架台及夹持装置已省略)进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： (1)A装置的作用是　　　　　　　　　， 烧瓶底部放碎瓷片的作用是　　　　　　　　　　。  (2)写出装置B中发生反应的化学方程式：　 ， 该反应中氧化剂是　　　　，氧化产物是　 　　。  (3)D的作用是　　 　　　　　　　　 　　　。  (4)E中的实验现象是　 。 产生水蒸气 防止加热时液体暴沸 吸收未反应的水蒸气，干燥H2 黑色固体变成红色，玻璃管内壁上有水珠生成 H2O Fe3O4 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4+ 4H2 高温 随堂巩固 雄关漫道真如铁， 而今迈步从头越！ $